貴州西南部近5 a突發性暴雨時空特征分析*

呂陽昆，李 陽，杜小玲

(1.貴州省黔西南布依族苗族自治州氣象局，貴州 興義 562400；2.貴州省氣象臺，貴州 貴陽 550002)

0 引言

暴雨是影響我國的主要氣象災害之一，對生產發展以及人民生活都具有較大的災害影響及損失風險。而突發性暴雨更是強度大、形勢猛，會帶來嚴重的災害，危害人民生命財產安全[1-2]。加強對突發性暴雨的特征分析和機理探究對認識突發性暴雨意義重大。以往的研究表明，貴州省或黔西南州的暴雨或短時強降水多集中在夏秋季節，其中6—7月出現最多[3-8]，且夜間多發[3-6]。其中，王芬等[6]分析了黔西南州望謨縣2010—2014年中16次暴雨過程，發現短時強降水日變化呈三峰型，且峰值均在夜間。胡建龍等[8]分析了貴州省2009—2018年的夏季降水特征，還發現受地形影響明顯。吳興洋等[9]分析了貴州省最大小時雨強時空特征，發現西南部小時雨強最強，可見對貴州西南部突發性暴雨分析研究十分必要。前人的研究多使用小時降水量，本文在小時降水量的基礎上，還做了小時降水驟增的限制，以顯示突發性的特征；地域上還包含了黔西南州周邊地區的整個貴州西南部。

1 資料與方法

將貴州西南部界定為黔西南州、六盤水市、安順市以及黔南州長順縣、惠水縣、羅甸縣。貴州西南部地形呈西北高、東南低的特征(見圖1)。所使用的資料為2014—2018年5—10月貴州西南部共20個國家級氣象觀測站小時降水資料，資料來源于CIMISS中國地面逐小時資料。以小時降水切入，把出現突發性暴雨的時次定義為小時降水量16 mm以上[8]，且較前一個時次驟增至少10 mm以上的時次。將小時降水驟增量每10 mm作為一個等級，以各等級統計了近5 a的時空特征。

圖1 貴州西南部國家級自動站分布及地形Fig.1 Distribution of national meteorological observing stations and landform of southwest Guizhou

從表1看出，過去5 a突發性暴雨最大驟增量85.8 mm，于2017年8月13日20—21時出現在貞豐。突發性暴雨出現最多的站點是冊亨，有59次，每年平均有10次以上；普安和水城的31次為最少，每年平均有6次左右。由表1還可以看出，興仁、普安、紫云出現的最大驟增量均小于40 mm，興義出現過的最大驟增量小于50 mm，其余站點均至少出現過1次驟增量≥50 mm的突發性暴雨，其中貞豐、冊亨、水城出現過驟增量≥70 mm的突發性暴雨；鎮寧出現驟增量等級較大的次數較多。

表1 貴州西南部近5 a 5—10月突發性暴雨小時降水驟增量各等級分布Tab.1 Distribution of sudden increment of hourly precipitation at each level of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

續表1 貴州西南部近5 a 5—10月突發性暴雨小時降水驟增量各等級分布Tab.1 Distribution of sudden increment of hourly precipitation at each level of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

2 年際、月際、日變化特征

由圖2可以看到，近5 a來，5—10月的突發性暴雨呈逐年減少趨勢，以2014年的215站次為最多；從月份來看，以6月的265站次為最多，其中又以2016年6月出現的65站次為最多，平均每個站在當月均出現3次以上。2014—2017年中，6月均是出現突發性暴雨最多的月份，而2018年是8月出現最多?？傊?，6月出現了“爆發”的形勢，7月又回落，而8月又略有增加，9—10月呈不斷減少趨勢。

圖2 貴州西南部近5 a 5—10月逐年逐月突發性暴雨站次變化Fig.2 Interannual and monthly variation of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

近5 a 5—10月的突發性暴雨，具有“白天少，夜間多”的日變化特征，午后至凌晨是突發性暴雨的高發時段，16時—次日07時均出現30站次以上，尤其是午夜，22時—次日04時均出現50站次以上，其中以22—23時的72站次為最多；11—12時最少，僅出現8站次。

由圖3可以看到各月逐時出現突發性暴雨的具體情況，5—9月均為午后至凌晨出現的站次較多，其中8月的突發性暴雨在16—17時出現最多，其他月份的高發時次均出現在夜間。由圖4可以看到近5 a各年逐時出現突發性暴雨的具體情況，每年的日變化基本一致。

圖3 貴州西南部近5 a 5—10月逐月逐時突發性暴雨站次變化Fig.3 Diurnal variation of each month of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

圖4 貴州西南部近5 a 5—10月逐年逐時突發性暴雨站次變化Fig.4 Diurnal variation of each year of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

3 小時降水驟增量各等級站次空間分布特征

圖5a～5d分別繪制了貴州西南部近5 a 5—10月突發性暴雨小時降水驟增量≥10 mm、≥20 mm、≥30 mm、≥40 mm的站次空間分布情況。

從圖5a來看，整個西南部的中部、南部較多，而西部較少。黔西南南部的興義、冊亨，北部的晴隆，安順西南部的鎮寧、關嶺均出現50次以上。其中黔西南西南部、黔西南東南部、安順西南部整體形成了一個“三極型”高發分布特征。

值得注意的是，圖5a的站次分布情況與圖1各站點的地形特征有相似之處。圖1中，地形呈西北至東南逐漸降低的特征，但中部從安順到黔西南的東北—西南方向存在一個“S”形變化特征，中部的北盤江河谷地帶，安順西南部的鎮寧、關嶺海拔偏低，而黔西南中部的興仁、安龍海拔偏高。而圖5a中的站次分布也存在一個“S”形的特征，與地形有較好的契合，海拔較低的鎮寧、關嶺比興仁、安龍出現突發性暴雨較多，但例外的是海拔較低的羅甸出現突發性暴雨較少，這可能是羅甸地形迎風坡效應不明顯。

圖5b顯示小時降水驟增量≥20 mm的站次分布與≥10 mm的站次分布特征相似，整個西南部的中部、南部較多，而西部較少。黔西南南部的興義、望謨，北部的晴隆，安順西南部的鎮寧、關嶺，六盤水的六枝均出現25次以上。整體上“三極型”的高發分布特征依然存在。同時，鎮寧、興義兩個多發中心與普安、安龍兩個少發中心在西南部構成了一個“鞍形”的分布特征，與地形的相關性依舊保持。

圖5 貴州西南部近5 a 5—10月突發性暴雨小時降水驟增量≥10 mm(a)、≥20 mm(b)、≥30 mm(c)、≥40 mm(d)站點次數分布(單位：次)Fig.5 Spatial distribution of sudden rainstorms with the sudden increment of hourly precipitation ≥10 mm(a),≥20 mm(b),≥30 mm(c),≥40 mm(d) in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years(unit∶times)

圖5c顯示小時降水驟增量≥30 mm的站次分布，整個西南部的中北部較多，中部西部較少。安順西部南部的鎮寧、關嶺、普定，黔西南南部的興義、望謨，黔南的長順，均出現9次及以上?！叭龢O型”的高發分布特征依然存在，但分布不太明顯。

圖5d顯示小時降水驟增量≥40 mm的站次分布，整個西南部的中北部、東南部較多，西部、中東部較少，在中部出現了“鞍形”分布特征。安順西部北部的鎮寧、普定、安順，黔南的長順，黔西南西南部的望謨、貞豐、冊亨，出現4次及以上，形成了南北兩個較多的分布帶。驟增量等級較小時的“三極型”的高發分布特征已不存在。

總體來說，突發性暴雨站次分布與地形相關性比較明顯，驟增量等級大時，主要出現在北盤江河谷一帶。

4 最大小時降水驟增量時空特征

由表2可以看到，近5 a來5—10月突發性暴雨的最大小時降水驟增量，通常出現在6月和7月，2014年最大小時降水驟增量出現在7月，2015、2016年均出現在6月；而2017年6月和7月的最大小時降水驟增量的強度較弱，但該年5月、8月、9月、10月出現了近5 a中同期最大的小時降水驟增量，其中2017年8月出現了近5 a中最大的小時降水驟增量，為85.8 mm；2018年出現的最大小時降水驟增量強度均較弱。

表2 貴州西南部近5 a 5—10月突發性暴雨最大小時降水驟增量分布Tab.2 Interannual and monthly maximum sudden increment of hourly precipitation of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

圖6顯示了各時次出現的最大小時降水驟增量的情況。由圖6看出較大的最大小時降水驟增量出現在午后15時到夜間02時的時段。最大的驟增量出現在20—21時為85.8 mm。而較小的最大小時降水驟增量出現在11—13時，其中12—13時出現的最小為23.1 mm。

圖6 貴州西南部近5 a 5—10月逐時突發性暴雨最大小時降水驟增量變化Fig.6 The maximum sudden increment of hourly precipitation of sudden rainstorms of each hour in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

圖7顯示了最大小時降水驟增量的空間分布。由圖7看出，最大小時降水驟增量的空間分布具有“鞍形”特征，西南部的普安、興仁、興義與中東部的紫云形成了一東一西兩個較小的驟增量中心；而北部的水城與南部的貞豐、冊亨形成了一南一北兩個較大的驟增量中心?？傮w上，最大小時降水驟增量的空間分布與地形分布有較好的對應關系。

圖7 貴州西南部近5 a 5—10月突發性暴雨最大小時降水驟增量空間分布Fig.7 Spatial distribution of the maximum sudden increment of hourly precipitation of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in the past 5 years

5 突發性暴雨時空變化特征

圖8a～8f顯示了近5 a 5—10月突發性暴雨的逐月空間變化情況。由圖8可以看到，5月在貴州西南部的東南部發生較多，往西北遞減(圖8a)；6月整體增多，在西部分布呈“鞍形”特征，其中中北部、西南部站次分布較多，以六枝、興義形成了兩個較多發的中心，而普安、安龍形成了兩個較少發的中心(圖8b)；7月較6月有減少趨勢，但在中部北盤江河谷一帶形成了一個較多發的中心(圖8c)；8月略有增多，在安順至黔西南的東北—西南向分布存在S形的特征，與站點地形分布的特征非常相似，顯示出8月南北盤江河谷一帶突發性暴雨多發(圖8d)；9—10月呈逐漸減少趨勢，9月在西南部較多(圖8e)，10月在南部和中北部較多(圖8f)。由此可知，在時間上，每月發生的突發性暴雨分布特征均不相同。

圖8 貴州西南部近5 a 5月(a)、6(b)、7月(c)、8月(d)、9月(e)、10月(f)突發性暴雨站點次數分布(單位：次)Fig.8 Spatial distribution of sudden rainstorms in southwest Guizhou in May(a), June(b), July(c),August(d), September(e), October(f)of the past 5 years(unit∶times)

圖9a～9e顯示了近5 a突發性暴雨站次的逐年空間分布變化情況。由圖9看出，每一年的突發性暴雨站次分布情況均有不同，但整體呈逐年減少的趨勢。2014年突發性暴雨各站平均出現10.9次，主要分布在黔西南南部、安順西部，基本呈現出“三極型”的高發特征，出現最多的是興義(圖9a)；2015年突發性暴雨各站平均出現10.35次，主要集中在安順中部，出現最多是鎮寧，出現了18次突發性暴雨，而北部的水城僅出現1次(圖9b)；2016年突發性暴雨各站平均出現8.75次，主要分布在中部的六枝至冊亨，大致為北盤江流域一帶，出現最多的是鎮寧和冊亨(圖9c)；2017年突發性暴雨各站平均出現8.5次，其分布具有“三極型”高發與西部“鞍形”兼有的特征，主要分布在南北盤江河谷一帶，出現最多的是興義(圖9d)；2018年突發性暴雨各站平均出現6.65次，主要集中在中南部，出現最多的是貞豐(圖9e)。由此可知，在空間上，每一年發生的突發性暴雨分布特征均不相同。

圖9 貴州西南部2014年(a)、2015年(b)、2016年(c)、2017年(d)、2018年(e)5—10月突發性暴雨站點次數分布(單位：次)Fig.9 Spatial distribution of sudden rainstorms in southwest Guizhou during May to October in 2014(a), 2015(b), 2016(c), 2017(d), 2018(e)(unit∶times)

6 結論與討論

①近5 a 5—10月貴州省西南部突發性暴雨呈逐年減少趨勢。突發性暴雨發生具有6月“爆發”，7月“回落”，8月略增，9—10月不斷減少的月際變化特征。突發性暴雨還具有白天多、夜間少的日變化特征，且突發性暴雨的高發時段主要是午后至凌晨，尤其是午夜，以22—23時出現72站次為最多；12—13時最少，僅出現8站次。

②從各等級小時降水驟增量的站次空間分布情況來看，安順鎮寧一直為較多發，地域分布上是一個高發中心；降水驟增量等級較小時，分布形成以安順西南部、黔西南西南部、黔西南東南部為較多站次的“三極型”高發分布，與站點的地形海拔分布較為契合，比較符合南北盤江河谷的地形特征；降水驟增量等級較大時，出現“鞍形”分布特征，形成了南北兩個較多的分布帶，等級較小時的“三極型”的高發分布特征已不存在?？傊?，突發性暴雨站次分布與地形分布相似，即在北盤江河谷一帶出現驟增量等級大的突發性暴雨較多。

最大的小時降水驟增量一般出現在每年的6月和7月，空間分布具有“鞍形”特征?？傮w上，貴州西南部突發性暴雨小時降水驟增量的站次空間分布與地形分布具有較好的對應關系。

③從突發性暴雨站次的整個時空演變來看，5月東南多，西北少；6月“爆發”增多，在西部分布呈“鞍形”特征，形成了南北兩個較多發的分布中心；7月減少，形成以中部為較多發的分布中心；8月略有增加，分布呈現出南北盤江河谷一帶多發；9—10月不斷減少，9月在西南部較多，10月在南部和中北部較多。

④從逐年的演變來看，每年發生的突發性暴雨分布特征均不相同，“突發性”特征在地域分布上也有體現。2014年主要分布在黔西南南部、安順西部；2015年主要集中在安順中部；2016年主要分布在中部的六枝至冊亨，大致為北盤江流域一帶；2017年主要分布在南北盤江河谷一帶；2018年突發性暴雨主要集中在中南部。

本文分析貴州西南部突發性暴雨時空特征，主要是利用20個國家氣象觀測站逐小時降水量，在空間上具有一定的局限性。今后可以使用加密區域站資料進行分析，或許更能凸顯暴雨“突發性”特征。在時間上，選取較長時間段的逐小時降水量，分析突發性暴雨的氣候特征以及年代際尺度上的變化特征。還可以再將時間分辨率提高，使用分鐘降水數據做雨量統計，得出的結論將更為精細和準確。近5 a來，貴州西南部5—10月突發性暴雨最大小時降水驟增量一般出現在6月和7月，但2017年其他月份均出現近5 a來最大小時降水驟增量的同期最大值，且8月出現了近5 a中最大的小時降水驟增量；6月“爆發”、7月“回落”的特征可能與不同的天氣系統有關，這一系列不確定因素有待進一步研究。